一种回转体工件自旋转磨粒流抛光用的夹具及其设计方法技术

本发明专利技术公开了一种回转体工件自旋转磨粒流抛光用的夹具及其设计方法，所述的夹具包括夹具基体和模具，所述的模具分层均布在夹具基体内；所述的夹具基体的上盖板和下盖板均开有多个流道通孔；所述的夹具基体用于对模具定位并支撑外部机床的压力；所述的模具包括流道上板和流道下板，所述的流道上板和流道下板对扣构成流道，用于放置待加工的工件；所述的流道上板和流道下板采用硬度较小的材料制成。本发明专利技术提出了无夹紧的装夹方式，通过给定模具流道的大小和壁面的倾斜角度，限制工件的运动，解决了因为被加工工件需要全部抛光而无装夹点的问题。本发明专利技术相对于无偏心旋转的磨料流加工方法，提高了表面加工均匀性，降低了表面粗糙度，降低了生产成本。

Jig for polishing self rotating abrasive particle flow of rotary workpiece and design method thereof

The invention discloses a clamp used for rotary parts of self rotating abrasive polishing flow and its design method, the clamp comprises a clamp base and a mold, the mold layers are evenly distributed in the matrix in the fixture fixture; the matrix of the cover plate and the cover plate are provided with a plurality of flow channels through hole; the jig base for mold positioning and supporting external machine pressure; the mould comprises a runner plate and runner plate, the upper plate and the flow passage under the plate on the buckle of a channel for placing work piece to be processed; flow on the plate and plate made of hardness under flow small material. The invention provides a clamping means without clamping, given by the mold runner size and wall inclination angle, limiting the movement of the workpiece, the workpiece is solved because all need polishing without clamping point. Compared with the non eccentric rotating abrasive flow machining method, the invention improves the surface processing uniformity, reduces the surface roughness and reduces the production cost.

【技术实现步骤摘要】
一种回转体工件自旋转磨粒流抛光用的夹具及其设计方法
本专利技术涉及回转体工件的表面光整加工技术，特别是一种适用于回转体工件的磨粒流抛光方法。
技术介绍
对类似于弹头、轴承转子等回转体工件的表面光整加工，有加工批量大、表面质量要求高等特点，经过铸造、压铸等加工方法加工出来的回转体工件表面氧化层较厚、表面缺陷较大，而且回转体工件的正常使用对其圆度和圆柱度要求较高，因此对表面加工均匀性和去除量都有很高的要求，所以传统的加工方法有加工成本高、效率低、均匀性难以保证等缺陷。现有对回转体工件的抛光技术一般多采用化学抛光、光饰抛光等抛光方法，所采用的抛光装置自动化程度较低，无法满足加工批量大的加工特点，从而提高了加工成本，此外对表面的氧化层和缺陷的去除能力较差，甚至产生新的氧化层和缺陷。磨粒流(AbrasiveFlowMachining，简称AFM)适应于复杂曲面的表面光整加工，且具有加工效率高、加工成本低等特点。采用传统的磨粒流加工方法对回转体工件进行光整加工虽然能够很好的去除表面层和缺陷，但是对回转体工件的材料去除不均匀，影响工件的圆度和圆柱度，进而影响工件的正常使用。另外采用传统的磨粒流加工方法加工回转体工件须要对工件进行装夹，然而装夹处无法进行抛光，须要进行二次加工，这样不仅不能满足材料去除的均匀性要求，而且加工效率很低，二次装夹会对工件造成夹紧损伤；若是不对工件进行夹紧，在加工过程中工件容易和夹具碰撞，磨粒嵌于工件和夹具之间容易对工件产生新的损伤。
技术实现思路
为解决现有技术存在的上述问题，本专利技术要设计一种既能提高回转体工件光整加工的加工效率、降低加工成本、并实现批量生产，又能解决回转体工件表面材料去除不均匀、装夹点无法抛光、工件与夹具接触有损伤问题的回转体工件自旋转磨粒流抛光用的夹具及其设计方法。为了实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：一种回转体工件自旋转磨粒流抛光用的夹具，包括夹具基体和模具，所述的模具分层均布在夹具基体内；所述的夹具基体的上盖板和下盖板均开有多个流道通孔；所述的夹具基体用于对模具定位并支撑外部机床的压力；所述的模具包括流道上板和流道下板，所述的流道上板和流道下板对扣构成流道，用于放置待加工的工件；所述的流道上板和流道下板采用硬度较小的材料制成；所述的流道上板和流道下板均开有通孔，流道上板和流道下板对扣后，流道上板的通孔和流道下板的通孔即构成流道的入口和出口；所述的流道的左侧壁与右侧壁均为不对称的内凹形斜台表面，前侧壁与后侧壁均为平面；设流道的前侧壁和后侧壁的中心连线为x轴、左侧壁和右侧壁的中心连线为y轴、流道上板和流道下板的中心连线为z轴；则在yz平面上，左侧壁的上斜边与y轴之间和下斜边与y轴之间均具有角度α1，右侧壁的上斜边与y轴之间和下斜边与y轴之间均具有角度α2；在xy平面上，左侧壁的前斜边与y轴之间具有角度β1，左侧壁的后斜边与y轴之间具有角度β2，右侧壁的前斜边与y轴之间具有角度β3，右侧壁的后斜边与y轴之间具有角度β4。进一步地，所述的模具沿着磨料流动方向即z轴方向分层叠加；在同一层各模具排成平行阵列，即各模具的y轴方向相互平行，且沿x轴方向均布、沿y轴方向均布。进一步地，所述的模具沿着磨料流动方向即z轴方向分层叠加；在同一层各模具排成旋转阵列，即各模具按y轴方向沿径向均布，按x轴方向沿环向均布。进一步地，所述的模具沿着磨料流动方向即z轴方向分层叠加，各层之间的模具流道对齐，并与上盖板和下盖板上的流道通孔对齐。进一步地，所述的流道上板和流道下板采用洛氏硬度在60到80之间的材料制成，所述的材料包括尼龙或PVC。进一步地，所述的夹具基体分为平行阵列夹具基体和旋转阵列夹具基体；所述的平行阵列夹具基体包括左挡板、右挡板、前挡板、后挡板、上盖板和下盖板，所述的左挡板、右挡板、前挡板、后挡板、上盖板和下盖板通过内六角圆柱头螺钉固定连接；所述的旋转阵列夹具基体包括圆筒、上盖板和下盖板，所述的圆筒通过内六角圆柱头螺钉分别连接上盖板和下盖板。一种回转体工件自旋转磨粒流抛光用的夹具的设计方法，包括以下步骤：A、根据工件尺寸确定模具流道尺寸L；模具流道尺寸L的确定原则是既保证工件在批量加工时候的顺利装夹，又保证工件在装入模具流道后、不会因为磨料流动而产生大范围的移动；模具流道尺寸L为工件长度的1.01到1.1倍之间；B、根据工件的尺寸反求出角度α1、α2、β1、β2、β3、β4；α1、α2和β1、β2、β3、β4的选择原则是保证工件在模具流道中的顺利装夹且不夹紧，即角度α1、α2为限制工件在磨料流动方向运动的角度，角度β1、β2、β3、β4为限制工件在垂直于磨料流动方向运动的角度；C、确定偏心距；通过改变角度β1、β2、β3、β4使工件在流道中偏心放置，即保证偏心距l1≠l2，所述的偏心距l1为流道下板到工件轴线的距离，偏心距l2为流道上板到工件轴线的距离。进一步地，所述的角度α1在40-80度之间，角度α2在40-80度之间。进一步地，所述的角度α1、α2、β1、β2、β3、β4的角度误差控制在±2度以内，所述的偏心距l1＝(1.3～2)l2之间。本专利技术的有益效果是：1、本专利技术提出了无夹紧的装夹方式，通过给定模具流道的大小和壁面的倾斜角度，限制工件的运动，解决了因为被加工工件需要全部抛光而无装夹点的问题。2、本专利技术通过给定模具流道内部壁面倾斜角度使工件在流道中偏心放置，实现了回转体工件在磨料流加工的过程中实现自旋转，相对于无偏心旋转的磨料流加工方法，提高了表面加工均匀性和降低了表面粗糙度。3、本专利技术的模具可以在单层均匀分布，并且可以沿着磨料流动方向叠加，单次加工的工件数量多且加工效率高，模具装拆方便易行，因此可以实现大批量生产。比传统回转体工件的光整加工方法，降低了生产成本。附图说明图1是回转体工件偏心装夹方式与流道示意图。图2是回转体工件在模具内的装夹示意图。图3是图2的A-A剖视图。图4是偏心自旋转磨粒流原理示意图。图5是工件加工时受力分析示意图。图6是流场模型建立示意图。图7是流道在沿着磨料流动方向的分层叠加。图8是单层流道的平行阵列方式。图9是单层流道的旋转阵列方式。图10是平行阵列方式的夹具示意图。图11是图10的A-A剖视图。图12是图10的B-B剖视图。图中：1、工件，2、流道上板，3、流道下板，4、稳定流动区，5、挤压变形区，7、模具，8、微元体，9、左挡板，10、右挡板，11、内六角圆柱头螺钉，12、前挡板，13、后挡板，14、上盖板，15、下盖板。具体实施方式下面结合附图对本专利技术进行进一步地描述。图1为工件1偏心装夹方式与流道示意图，也是单个模具7的结构示意图，图2-3所示为用于回转体工件1无夹紧偏心旋转磨料流加工方法的装夹示意图(图示箭头为磨料流动方向)，从图中可以看出来，根据工件1的实际尺寸选择流道的尺寸，对流道尺寸的选择应该保证以下几点条件：(1)如图2-3所示的流道尺寸L应近似等于且略大于工件1的尺寸，一方面保证工件1在批量加工时候的顺利装夹，另一方面保证工件1在装入流道后，在装夹过程中工件1不会因为磨料流动而产生大范围的移动。(2)根据工件1的实际尺寸反求出如图2-3所示的角度α1、α2和β1、β2、β3、β4。α1、α2和β1、β2、β3、β4的选择本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种回转体工件自旋转磨粒流抛光用的夹具，其特征在于：包括夹具基体和模具(7)，所述的模具(7)分层均布在夹具基体内；所述的夹具基体的上盖板(14)和下盖板(15)均开有多个流道通孔；所述的夹具基体用于对模具(7)定位并支撑外部机床的压力；所述的模具(7)包括流道上板(2)和流道下板(3)，所述的流道上板(2)和流道下板(3)对扣构成流道，用于放置待加工的工件(1)；所述的流道上板(2)和流道下板(3)采用硬度较小的材料制成；所述的流道上板(2)和流道下板(3)均开有通孔，流道上板(2)和流道下板(3)对扣后，流道上板(2)的通孔和流道下板(3)的通孔即构成流道的入口和出口；所述的流道的左侧壁与右侧壁均为不对称的内凹形斜台表面，前侧壁与后侧壁均为平面；设流道的前侧壁和后侧壁的中心连线为x轴、左侧壁和右侧壁的中心连线为y轴、流道上板(2)和流道下板(3)的中心连线为z轴；则在yz平面上，左侧壁的上斜边与y轴之间和下斜边与y轴之间均具有角度α

【技术特征摘要】
1.一种回转体工件自旋转磨粒流抛光用的夹具，其特征在于：包括夹具基体和模具(7)，所述的模具(7)分层均布在夹具基体内；所述的夹具基体的上盖板(14)和下盖板(15)均开有多个流道通孔；所述的夹具基体用于对模具(7)定位并支撑外部机床的压力；所述的模具(7)包括流道上板(2)和流道下板(3)，所述的流道上板(2)和流道下板(3)对扣构成流道，用于放置待加工的工件(1)；所述的流道上板(2)和流道下板(3)采用硬度较小的材料制成；所述的流道上板(2)和流道下板(3)均开有通孔，流道上板(2)和流道下板(3)对扣后，流道上板(2)的通孔和流道下板(3)的通孔即构成流道的入口和出口；所述的流道的左侧壁与右侧壁均为不对称的内凹形斜台表面，前侧壁与后侧壁均为平面；设流道的前侧壁和后侧壁的中心连线为x轴、左侧壁和右侧壁的中心连线为y轴、流道上板(2)和流道下板(3)的中心连线为z轴；则在yz平面上，左侧壁的上斜边与y轴之间和下斜边与y轴之间均具有角度α1，右侧壁的上斜边与y轴之间和下斜边与y轴之间均具有角度α2；在xy平面上，左侧壁的前斜边与y轴之间具有角度β1，左侧壁的后斜边与y轴之间具有角度β2，右侧壁的前斜边与y轴之间具有角度β3，右侧壁的后斜边与y轴之间具有角度β4。2.一种如权利要求1所述的回转体工件自旋转磨粒流抛光用的夹具的设计方法，其特征在于：包括以下步骤：A、根据工件(1)尺寸确定模具(7)流道尺寸L；模具(7)流道尺寸L的确定原则是既保证工件(1)在批量加工时候的顺利装夹...

【专利技术属性】
技术研发人员：高航，魏海波，彭灿，王宣平，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21